Globale Satellitennavigationssysteme (GNSS) (Globales Satellitennavigationssystem), sind zur Hauptquelle der Lokalisierung geworden, Navigation & Synchronisation (NWP1) für Schiffe und Marineoperationen. GNSS wird auch für das automatische Identifikationssystem verwendet (AIS2). Leider, GNSS gilt als anfällig für Interferenzen und Interferenzen, absichtlich oder unabsichtlich, die zum Verlust von Positionsinformationen führen können, oder, Schlimmer noch,, Fehlerhafte Positionierungsinformationen.
Browser mit einem kritischen Bedarf an jederzeit zuverlässigen PNT-Informationen, Es ist wichtig, alternative und/oder belastbare Methoden zu haben. Der R-Modus (Entfernungs-Modus) oder Telemetrie-Modus, die vorhandene maritime Funksignale als Positionsbestimmung nutzt, ist eine dieser Lösungen.
Das R-Mode-Projekt
Das Projekt R-Modus Baltikum, kofinanziert durch die Europäische Union, befindet sich in der fortgeschrittenen Entwicklung. Die ersten Machbarkeitsstudien wurden in der Ostsee von 2013. Dieses Projekt ist zu einem Vorreiter bei der Umsetzung eines landgestützten maritimen Navigationssystems geworden, Unabhängig von der Satellitenortung. Auf diese Weise soll es möglich sein, die Sicherheit des Seeverkehrs langfristig zu erhöhen.
Das Projekt brachte Forschungsinstitute zusammen, Nationale maritime Dienstleister und Industriepartner. Sie entwickelten die R-Mode-Technologie weiter und überprüften, ob sie einen geeigneten Ansatz für die Sicherheit der Küstenschifffahrt darstellt.
Darüber hinaus haben die Projektbeteiligten einen Prozess zur Standardisierung des R-Modus für die maritime Infrastruktur eingeleitet. Der erste Leitfaden für den R-Mode auf sehr hohen Frequenzen ist fertiggestellt. Sonstige Richtlinien, Empfehlungen und Leistungsstandards befinden sich in der Entwicklung. Im Rahmen des Projekts wurden auch Prototypen von R-Mode-Geräten für Schiffe und Küstenstandorte eingeführt.
Das Prinzip von R-Mode
Durch das Kombinieren von Signalen DGPS (³) Mittelfrequenz-Differenziale (MHF) und Signale AIS sehr hohe Frequenz (VHF), sowie Signale eLoran (4) Es zeigte sich, dass die Positionen unten 10 Meter erreicht werden konnten. Diese frühen Tests beschränkten sich jedoch auf Studien zur Signalstabilität, da nicht genügend Sender für die Positionierung installiert waren. Trotz der Zunahme böswilliger Störungen von GNSS-Signalen durch den Seeverkehr, Die Durchführung der Studien und Tests des Projekts R-Mode Baltic verlief schleppend, Und wir mussten warten 2020 für aussagekräftige Tests, die in den USA unter dem U.S. Department of Transportation durchgeführt werden sollen (Ministerium für Verkehr) mit Prototypen von stationären und mobilen Transceivern.
Wie es funktioniert ?
Abbildung 1 – Trilateral positionierte Signale
R-Mode verwendet Signale von vorhandenen Sendern, d. h. von Sendern von mittelfrequenten DGPS-Funkbaken in der Nähe von 300 kHz — als Telemetriesignale. Ob ein Empfänger die Reichweiten von drei oder mehr Sendern abschätzen kann, Eine Position kann bestimmt werden durch Trilateration (Siehe Abbildung 1). Dies ist die gleiche Technik, die bei kurzen Entfernungen für die terrestrische Lokalisierung mit Mobilfunkantennen verwendet wird.
MF-Beacon-Sender sind weltweit verfügbar und können für die Positionierung in Entfernungen von 150 km oder mehr.
Der aktuelle R-Mode MF-Signalsatz wurde für die Arbeit mit MSK-Funkfeuer (5) Bestehend. Es kann aber auch mit anderen zeitnahen Signalen kombiniert werden, wie z.B. eLoran, AIS oder VDES (³) Verwendung unterschiedlicher Frequenzen zur Verbesserung der Genauigkeit und Abdeckung. Nach den Prüfungen, die in 2013 und 2014 in der Nordsee, Die Stabilität und Leistung, die durch eine Hochgeschwindigkeitspositionierung erzielt wird, wurde demonstriert. 10 Meter und weniger.
Abbildung 2 – Netzwerk von DGPS-Baken für Tests in der Ostsee
Laufende Entwicklungen seither 2020
Die R-Mode-Positionierung basiert auf der geschätzten Reichweite der verschiedenen Emissionsstandorte. Eine Evaluierung, wie sich potenzielle Fehlerquellen auf die Leistung und Zuverlässigkeit des Systems im R-Modus auswirken, wird die Verwendung von zirkulären und hyperbolischen Lateralisierungsmethoden für die Positionierung in Betracht ziehen. Basierend auf bestehenden GNSS-Empfangsplattformen, Es werden zwei Prototypen von Empfängern und Prozessoren mit unterschiedlichen Integrationsgraden entworfen. Es werden zwei R-Mode-Anwendungen entwickelt.
Zunächst einmal ein Bestehender Prototyp einer Bearbeitungseinheit PNT-Daten werden aktualisiert, um die Rohdateneingabe von Empfängern im R-Modus zu unterstützen. Dieser Ansatz erleichtert die Positionsberechnung auf der Grundlage von R-Mode-Signalen, die von maritimen Baken und/oder AIS-Basisstationen übertragen werden. Im Falle eines Verlusts der GNSS-Positionierung, Das Gerät gibt automatisch eine Position an, die auf dem R-Modus basiert. Dann wird ein Tragbare Piloteinheit (PPU) wird mit einem R-Mode-Modul ausgestattet. Wann GNSS verfügbar ist, Das Gerät arbeitet im Standardmodus. Im Falle eines GNSS-Positionierungsfehlers, Es wechselt automatisch in den R-Modus, um eine Position basierend auf dem R-Modus bereitzustellen. Die PPU-Einheit informiert den Navigator über ihr Display über den aktiven Positionierungsmodus. Am Ende des Projekts, Prototypen werden ausgiebig getestet, um die Leistungsfähigkeit der R-Mode-Technologie zu demonstrieren.
Zwänge
Kopplung verschiedener Signalübertragungssysteme entsprechend unterschiedlicher Frequenzen (DGPS, AIS, VDES, eLoran) erzwingt eine perfekte Synchronisierung der Zeit. Heute sind es die Atomuhren von GNSS-Satelliten, die diese Synchronisation ermöglichen. Genau das soll das R-Mode-System vermeiden, da es als Backup-System für den Fall eines GNSS-Ausfalls oder einer erheblichen Störung durch Satellitensignale dienen soll. In terrestrischen Telekommunikationssystemen, Die Zeit- und Frequenzübertragung erfolgt über Glasfasernetze. Dieses Thema ist Gegenstand von Funktionsstudien, und viele Tests sind im Gange.
Die Standardisierung des R-Mode ist auch für maritime Verwaltungen von größter Bedeutung, um, Hafenbehörden und andere Dienstleister können harmonisierte grenzüberschreitende R-Mode in ihre Infrastruktur einbauen. Weiter, Die Anbieter von Navigationsgeräten benötigen es für die Entwicklung mobiler Geräte, die den R-Modus verwenden.
Diese Standardisierung ist daher eine Voraussetzung für die Verbreitung der R-Mode-Technologie, als maritime Baken und AIS-Basisstationen so konzipiert sind, dass sie die Standards, Internationale Richtlinien und Regeln der IMHA, der IMO, ITU, IEC und andere Gremien. So, Die Implementierung der R-Mode-Technologie an diesen Stationen erfordert die Modifikation oder zumindest die Änderung bestehender internationaler Normen. Das Projektteam wird mit verschiedenen Standardisierungsausschüssen und internationalen Organisationen kommunizieren und sie ermutigen, den Umfang der bestehenden PNT-Standardisierung durch die Implementierung der R-Mode-Technologie zu verbessern und zu erweitern.
Was bringt die Zukunft? ?
Diese technologische Rückbesinnung auf ihre Wurzeln wird zweifellos daran erinnern, " alte Ziegenbärte" die heroischen Zeiten der Peilung von Technifrance und Super Navitech ! Es ist jedoch eine sichere Wette, dass wir in absehbarer Zeit keinen für Yachten geeigneten R-Mode-Empfänger in Produktion sehen werden, der von unseren Schiffsausrüstern erhältlich ist. Heutzutage, Auch auf unseren kleinen Booten sind wir leider nicht immun gegen die Verklemmen oder Manipulation auf manchen Meeren.
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(1) NWP : Positionierung, Navigation & Timing (sehen Glossar)
(2) AIS, die zweite Revolution nach der maritimen GPS
(³) Anzeigen Glossar
(4) eLoran (Verbesserte Langstreckennavigation) fortschrittliches Positionierungssystem Loran-C, basierend auf terrestrischen Sendern.
(5) Minimale Shift-Tastung = Modulation mit minimaler Abweichung
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